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Logarithmusfunktion

Verstehe die Logarithmusfunktion: Graph, Eigenschaften und Zusammenhang mit der e-Funktion. Mit Beispielen und Aufgaben – für Oberstufe und Abi.

Die Logarithmusfunktion ist die Umkehrfunktion der Exponentialfunktion. Danach kannst du ihren Graphen deuten, Definitionsbereich und Wertebereich bestimmen und typische Eigenschaften erklären.

Deine Lernziele
  • Ich kann $f(x)=\log_b(x)$ als Umkehrfunktion verstehen.
  • Ich kann Definitionsbereich und Wertebereich nennen.
  • Ich kann den Graphen für Basen größer als 1 beschreiben.
  • Ich kann einfache Transformationen erkennen.

Von der Exponentialfunktion zurück

Bei \(2^3=8\) macht die Exponentialfunktion aus der Hochzahl 3 den Wert 8. Die Logarithmusfunktion fragt zurück: Welche Hochzahl gehört zu 8?

Definition

Logarithmusfunktion

Eine Logarithmusfunktion hat die Form \(f(x)=\log_b(x)\) mit \(b>0\) und \(b\ne1\). Sie ist die Umkehrfunktion von \(g(x)=b^x\).

Beispiel

Für \(f(x)=\log_2(x)\) gilt: \(f(1)=0\), weil \(2^0=1\). \(f(2)=1\), weil \(2^1=2\). \(f(8)=3\), weil \(2^3=8\).

Merke

Logarithmuswerte sind Hochzahlen. Deshalb liegen typische Punkte bei Potenzen der Basis.

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Definitionsbereich und Wertebereich

Der Logarithmus ist nur für positive x-Werte definiert. Der Graph nähert sich der y-Achse, berührt sie aber nicht.

Definition

Eigenschaften

Für \(f(x)=\log_b(x)\) gilt: Der Definitionsbereich ist \(x>0\). Der Wertebereich sind alle reellen Zahlen. Die y-Achse ist eine senkrechte Asymptote.

Beispiel

\(f(x)=\ln(x)\) ist nicht für \(x=-1\) oder \(x=0\) definiert. Für \(x=1\) gilt \(f(1)=0\). Der Graph schneidet die x-Achse deshalb bei \((1|0)\).

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Wachstum und Basis

Bei Basen größer als 1 wächst die Logarithmusfunktion langsam. Bei Basen zwischen 0 und 1 fällt sie.

Beispiel

\(f(x)=\log_{10}(x)\). \(f(10)=1\), \(f(100)=2\), \(f(1000)=3\).

Der x-Wert muss sich verzehnfachen, damit der Funktionswert nur um 1 steigt.

Prüfungsmodus

Achte bei verschobenen Funktionen auf den Ausdruck im Logarithmus. Er muss positiv sein.

Beispiel

Bestimme den Definitionsbereich von \(f(x)=\ln(x-3)\).

Der Logarithmus braucht \(x-3>0\). Also gilt \(x>3\). Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x=3\).

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Alles auf einen Blick

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Zusammenfassung

Die Logarithmusfunktion macht Potenzieren rückgängig. Ihr x-Wert muss positiv sein, ihr Graph hat die y-Achse als Asymptote und schneidet die x-Achse bei \((1|0)\). Verschiebungen erkennst du über den Ausdruck im Logarithmus.